Обчислювач газоподібних продуктів

1 Обчислювач газоподібних продуктів, який складається з обчислюючого пристрою, пристрою відображення і блока пам'яті, при цьому пристрій відображення і блок пам'яті підключені до першого і другого виходів обчислюючого пристрою, який відрізняється тим, що введені клавіатура, два штерфейсних вузли і N узгоджуючих пристроїв, виходи всіх N узгоджуючих пристроїв об'єднані і через перший штерфейсний вузол підключені до входу обчислюючого пристрою, клавіатура і другий штерфейсний вузол підключені до третього та четвертого виходів обчислюючого пристрою, при цьому на входи ВІДПОВІДНИХ узгоджуючих пристроїв подаються сигнали від ВІДПОВІДНИХ сенсорів температури, тиску та різниці тиску, живлення сенсора виконується від ВІДПОВІДНОГО узгоджуючого пристрою, а вихід другого штерфейсного вузла є виходом обчислювача і підключений до системи збору інформації 2 Обчислювач газоподібних продуктів за п 1, який відрізняється тим, що узгоджуючий пристрій складається з блока живлення та послідовно з'єднаних нормуючого підсилювача, аналогоцифрового перетворювача, мікроконтролера і штерфейсного вузла, вхід нормуючого підсилювача є сигнальним входом узгоджуючого пристрою, а його виходом - вихід штерфейсного вузла 3 Обчислювач газоподібних продуктів за пп 1 і 2, який відрізняється тим, що зв'язок всіх узгоджуючих пристроїв з першим штерфейсним вузлом виконується по д вод ротовій лінії зв'язку згідно з стандартом RS-485 4 Обчислювач газоподібних продуктів за пп 1 - З, який відрізняється тим, що узгоджуючі пристрої віддалені на відстань до 1200м відносно інших вузлів обчислювача 00 Винахід відноситься до галузі вимірювальної техніки і може бути використаний в різних областях промисловості та комунального господарства в складі витратомірів змінного перепаду тиску для вимірювання миттєвих витрат і об'ємів газоподібних продуктів, що транспортуються по трубопроводах - природного газу, стисненого повітря та перегрітої пари Відомий витратомір газу, що складається з встановленого в трубопроводі звужуючого пристрою, сенсорів тиску, різниці тиску і температури, розв'язуючих підсилювачів, Т-подібних ДІЛЬНИКІВ напруги та масштабного підсилювача (А С СССР №514198, м кл G01F1/00, опубл В1975р) Витратомір працює наступним чином Сенсори тиску і температури вимірюють тиск в трубопроводі Р і температуру газу Т До вимірювальних зон звужуючого пристрою підключені входи сенсора різниці тиску При протіканні газу, на звужуючому пристрої виникає перепад тиску ДР, пропорційний квадрату швидкості потоку V Сенсор різниці тиску вимірює цей перепад тиску Решта елементів витратоміра реалізує аналоговими методами стандартну процедуру обчислення витрат газу Q по виміряним значенням Р, Т і ДР (детальний опис правил обчислення дивись в керівному документі «Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД 50213-80» Розглянутий витратомір є аналогом по принципу дм по відношенню до пристрою, що заявляється Недоліками витратоміра-аналога є обмежені можливості, в тому числі - неможливість вводу в витратомір та врахування при розрахунках значень густини природного газу, процентного вмісту азоту і вуглецю, що час від часу змінюються, - відсутність апаратних засобів для реєстрації (О ю со ю 53568 результатів вимірювання та обчислення (вбудованого годинника реального часу, блоку пам'яті та інше), - ненормовані похибки обчислення витрат газу, зумовлені нестабільністю «нульових» значень аналогових сигналів при ЗМІНІ температури довколишнього середовища, - відсутність апаратних засобів для самоконтролю працездатності обчислювача, - малий діапазон вимірювання витрат газу Дійсно, за допомогою одного сенсора різниці тиску класу 0,1 можна вимірювати перепад тиску ДР на звужуючому пристрої в кращому випадку в діапазоні 100 1, при цьому на нижній межі діапазону відносна похибка вимірювання досягне 10% Тому діапазон витрат з допустимою «Правилами обліку природного газу» відносною похибкою (не більше 4%), становить приблизно 7 1 Відомий витратомір газу, що складається з встановленого в трубопроводі звужуючого пристрою, сенсорів тиску, різниці тиску і температури, розв'язуючих операційних підсилювачів, Тподібних ДІЛЬНИКІВ напруги, масштабного підсилювача, джерела напруги зміщення, двох ДІОДІВ І резистора (АС СССР №838352, м кл G01F1/00, автори В А Бровкін і Н І Писарєв, заявлено 21 09 79 р , опубл 15 06 81 р , бюл №22) Даний пристрій відрізняється від першого пристрою - аналога (дивись вище) наявністю ряду додаткових вузлів та зв'язків, які забезпечують контроль працездатності витратоміра Недоліки даного витратоміра перечисленні вище (для першого пристрою-аналога) Цей пристрій також є аналогом по принципу дії по відношенню до пристрою, що заявляється Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, є «Обчислювач витрат і КІЛЬКОСТІ» авторів Ахунов Я Р , Ісаков А І , Поляков Р І , Максимов ІС (патент Роси RU №2062448, заявлено 09 07 93р. опубл 20 06 96 р, бюл №17), що складається з двох вхідних пристроїв, елементу АБО, RS-тригера, обчислюючого пристрою, пристрою відображення інформації і блоку пам'яті, при цьому виходи вхідних пристроїв підключені до входів елементу АБО та RS-тригера, виходи елементу АБО та RS-тригера підключені до першого та другого входів обчислюючого пристрою, а пристрій відображення інформації та блок пам'яті підключені до першого та другого виходів обчислюючого пристрою Обчислювач призначений для обробки сигналів двох ЛІЧИЛЬНИКІВ рідини (газу), обладнаних частотно-імпульсними виходами, що працюють почергово Імпульси з виходу першого (другого) вхідного пристрою через елемент АБО поступають на сигнальний вхід обчислюючого пристрою, який шляхом підрахунку КІЛЬКОСТІ імпульсів за мірний відрізок часу (наприклад, за секунду) визначає миттєву витрату Об'єми рідини (газу) за годину, добу формуються шляхом інтегрування миттєвих витрат та архівуються в блоку пам'яті На пристрій відображення інформації виведено значення миттєвих витрат Перевагами даного обчислювача є - наявність годинника реального часу (входить до складу обчислюючого пристрою), - можливість автоматичної фіксації результатів обліку (об'єми за годину, добу та ш) в блоку пам'яті, - наявність пристрою для відображення результатів обліку (дисплея), - виконання розрахунків в цифровому вигляді, що забезпечує високу достовірність результатів Недоліки обчислювача - відсутність апаратних засобів для управління обчислювачем та для вибору даних, що мають відображатись на дисплеї, - відсутність апаратних засобів для підключення обчислювача до автоматизованої системи збору інформації, - відсутність апаратних засобів для включення обчислювача в склад витратоміра змінного перепаду тиску Даний обчислювач є прототипом по відношенню до того, що заявляється Спільним! суттєвими ознаками є - обчислюючий пристрій, - пристрій відображення, - блок пам'яті, - зв'язок пристрою відображення з обчислюючим пристроєм, - зв'язок блоку пам'яті з обчислюючим пристроєм Задачею винаходу, що пропонується, є розширення діапазону вимірювання витрат газоподібного продукту, який транспортується по одному трубопроводу Для цього в пристрої забезпечена одночасова обробка сигналів кількох сенсорів різниці тиску (з різними верхніми межами вимірювань), що вимірюють перепад тиску на звужуючому пристрої Поставлена задача вирішується тим, що в обчислювач газоподібних продуктів, який складається з обчислюючого пристрою, пристрою відображення і блоку пам'яті, при цьому пристрій відображення і блок пам'яті підключені до першого і другого виходів обчислюючого пристрою, введені клавіатура, два штерфейсних вузли і N узгоджуючих пристроїв, виходи всіх N узгоджуючих пристроїв об'єднані і через перший штерфейсний вузол підключені до входу обчислюючого пристрою, клавіатура і другий штерфейсний вузол підключені до третього та четвертого виходів обчислюючого пристрою, при цьому на входи ВІДПОВІДНИХ узгоджуючих пристроїв подаються сигнали від ВІДПОВІДНИХ сенсорів температури, тиску та різниці тиску, живлення сенсора виконується від ВІДПОВІДНОГО узгоджуючого пристрою, а вихід другого штерфейсного вузла являвся виходом обчислювача і підключений до системи збору інформації 2 Обчислювач газоподібних продуктів по п 1, який відрізняється тим, що узгоджуючий пристрій складається з блоку живлення та послідовно з'єднаних нормуючого підсилювача, аналогоцифрового перетворювача, мікроконтроллера і штерфейсного вузла, вхід нормуючого підсилювача є сигнальним входом узгоджуючого пристрою, а його виходом - вихід штерфейсного вузла 3 Обчислювач газоподібних продуктів по пп 1 і 2, який відрізняється тим, що зв'язок всіх узгоджуючих пристроїв з першим штерфейсним вузлом виконується по двохдротовій лінії зв'язку згідно 53568 стандарту RS-485 першого сенсора буде близький до нуля, вихідний сигнал третього сенсора покаже перевантаження, і 4 Обчислювач газоподібних продуктів по пп 1 лише сигнал другого сенсора буде знаходитись в - З, який відрізняється тим, що узгоджуючі пристрої діапазоні робочих значень При 10000 < ДР < віддалені на відстань до 1200м відносно інших 1000000 (одиниць) ВИХІДНІ сигнали другого і тревузлів обчислювача тього сенсорів покажуть перевантаження, а переБлок-схема обчислювача газоподібних продупад тиску буде вимірюватись першим сенсором ктів приведена на фіг 1 До складу обчислювача входять обчислюючий пристрій 1, пристрій відоОбчислюючий пристрій 1 по виміряним знабраження 2, блок пам'яті 3, перший 4 і другий 5 ченням Р, Т і ДР розраховує миттєву витрату Q штерфейсні вузли, клавіатура 6 і N узгоджуючих газоподібного продукту, зведену до стандартних пристроїв 7 До першого, другого, третього та четумов (детальний опис правил обробки сигналів вертого виходів обчислюючого пристрою 1 підклюдивись в "Правилах РД 50-213-80" або в ГОСТ чені ВІДПОВІДНО пристрій відображення 2, блок па8 563) м'яті 3, другий штерфейсний вузол 5 і клавіатура 6 Параметри налагодження і конфігурації обчиВиходи узгоджуючих пристроїв 7 об'єднані і через слювача - значення внутрішнього діаметру і ІНШІ перший штерфейсний вузол 4 підключені до входу характеристики трубопроводу, діаметр отвору і обчислюючого пристрою 1 ІНШІ характеристики звужуючого пристрою технічні Блок-схема узгоджуючого пристрою по п 2 фоі метрологічні характеристики сенсорів температурмули винаходу приведена на фіг 2 До складу ри, тиску і різниці тиску, значення характеристик узгоджуючого пристрою входить блок живлення 8, газоподібного продукту, що повільно змінюються в нормуючий підсилювач 9, аналого-цифровий печасі (для природного газу - значення густини, проретворювач 10, мікроконтроллер 11 та штерфейсцентного вмісту азоту і вуглецю), вводяться опений вузол 12 До сигнального входу узгоджуючого ратором в обчислюючий пристрій 1 через клавіапристрою 7, яким є вхід нормуючого підсилювача туру 6 9, підключено вихід одного сенсора (температури, Об'єми газоподібного продукту за години, дотиску або різниці тиску) При цьому живлення сенби, МІСЯЦІ обчислюючий пристрій 1 підраховує сора здійснюється від його (узгоджуючого пришляхом інтегрування миттєвих витрат і архівує в строю) блока живлення 8 Виходом узгоджуючого блоці пам'яті З В другому архіві фіксуються інтерпристрою 7 є вихід штерфейсного вузла 12 вали часу відсутності обліку за рахунок неробочоОбчислювач працює слідуючим чином Сенсого стану обчислювача (з вказанням причин) В трери тиску і температури формують ВИХІДНІ аналоготьому архіві з прив'язкою до моментів часу ві сигнали, пропорцюнальні тиску в трубопроводі Р репструються втручання оператора - дії, які прита температурі газоподібного продукт) Т До вимівели до зміни параметрів конфігурації і налагорювальних зон звужуючого пристрою підключені дження обчислювача входи одночасно (N-2) сенсорів різниці тиску, які На пристрій відображення (по команді, яка вимають різні верхні межі вимірювань ВИХІДНІ аналодається оператором через клавіатуру 6) викликагові сигнали всіх (N-2) сенсорів різниці тиску одноються результати вимірювання Р, Т і ДР, або митзначно визначають перепад тиску ДР на звужуютєве значення витрат газоподібного продукту Q, чому пристрої або розділ одного з архівів ВИХІДНІ сигнали сенсорів в нормуючих підсиПереваги заявленого обчислювача газоподіблювачах 9 узгоджуючих пристроїв 7 приводяться них продуктів полягають в слідуючому За рахунок до вхідних діапазонів їх аналого-цифрових переодночасної обробки сигналів від кількох сенсорів творювачів 10 (далі за текстом - АЦП) В АЦП 10 різниці тиску, в обчислювачі забезпечується вимісигнали сенсорів піддаються аналого-цифровому рювання перепаду тиску на звужуючому пристрої в перетворенню ВИХІДНІ КОДИ АЦП 10 передаються широкому діапазоні значень Це дозволяє забезв мікроконтроллер 11, де проводиться їх обробка печити обчислення витрат газоподібного продукту для корекції нелшійності індивідуальної статичної в більш широкому) діапазоні, ніж в відомих прихарактеристики перетворення сенсора строях Наприклад, при використанні трьох сенсорів різниці тиску, діапазон витрат газоподібного З виходів мікроконтроллерів 11 через інтерпродукту може складати 300 1 або більше фейсні вузли 12 різних узгоджуючих пристроїв 7 цифрові коди, ВІДПОВІДНІ тиску, температурі і Адаптація обчислювача до різних видів газорізниці тиску, почергово передаються в обчислюподібних продуктів забезпечується заміною робоючий пристрій 1 (через штерфейсний вузол 4) чої програми обчислюючого пристрою 1 Обчислюючий пристрій 1 аналізує покази всіх Згідно П 3 формули винаходу, зв'язок узгосенсорів різниці тиску і як результат вимірювання джуючих пристроїв 7 з першим штерфейсним вузДР вибирає покази одного з сенсорів лом 4 доцільно виконувати по двохдротовій лінії Алгоритм вибору слідуючий При протіканні газв'язку згідно стандарту RS-485 Це дозволяє зоподібного продукту, на звужуючому пристрої конструктивно виконувати апаратуру обчислювача виникає перепад тиску ДР Допустимо, що ДР виу вигляді територіальне розподіленої системи мірюється трьома сенсорами, верхні межі яких розміщувати групу узгоджуючих пристроїв і сенсодорівнюють 1000000, 10000 і 100 одиниць ВІДПОВІрів в неопалюваному приміщенні поряд з трубоДНО (далі по тексту перший, другий і третій сенсопроводом та звужуючим пристроєм, а решту апари) Поки ДР < 100, сигнали першого і другого сенратури - на віддалі до 1,2км (п 4 формули), в сорів будуть близькі до нуля, а вихідний сигнал обладнаному приміщенні диспетчерської чи опетретього сенсора буде знаходитись в діапазоні раторської, де створені прийнятні умови для роборобочих значень При 100 < ДР < 10000 сигнал ти персоналу та засобів обчислювальнох техніки 53568 Крім того, обчислювач, що заявляється, обладнаний штерфейсним вузлом 5 для зв'язку з системою збору інформації, що дозволяє включати його до складу автоматизованих систем більш високого рівня 8 Зразки обчислювачів по даному винаходу на протязі кількох років успішно експлуатуються в складі автоматизованих вузлів обліку природного газу, перегріті* пари і стисненого повітря на промислових підприємствах нашої країни 5 А К \—V Фіг.2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 6